质量不平衡的诊断详解！

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一、详细诊断

作为严密的诊断，质量不平衡应该具有以下特征：

1. 振动以基频（1X）为主

需要注意的是：这里只是提出“以基频为主”，并未要求完全是基频。

从对转子不平衡振动特性的分析中可知，不平衡引起的振动为基频。但这种结论建立在线性系统的基础上（我们在对运动方程的推导中假设刚度和阻尼都是线性的），而实际上振动系统不可能完全是线性的，或多或少存在着非线性。对于一个非线性系统而言，不平衡不仅激发基频振动，还会激发一定的分频（½X，⅓X…）和高频（2X， 3X…）振动。

在对不平衡振动的诊断中，不要过多地关注含有哪些频谱成分，而要注意1X成分是否占主导地位。若基频占通频的70%以上，就可以诊断为强迫振动。简言之，只要以基频为主，就应该采取平衡的手段降低基频振动。一般情况下，只要基频降低了，其他频率的振动也将随之降低。

2. 在转速一定时振幅和相位是稳定的

如前所述，当不平衡量一定时，离心力只与转速有关，因此振动只是转速的单值函数。即当转速一定时，振动也是稳定的。

由于影响振动的因素很多，绝对的稳定是不存在的，则如果振幅的变化范围在其平均值的±10%之内，相位的变化范围在其平均值的±10之内，就可以认为是稳定的。如某轴承振动的平均水平为50μm∠100°，如果测量数据在45~55μm∠90°~110°范围内，大体就可以认为振动稳定。

3. 多次启动振动有再现性

对于质量不平衡而言，多次启动后测量到的振动数据应该很接近。

质量不平衡与有些故障的区别仅仅依靠一次启动是难以分清的。如转子上存在活动部件时，如果观察一次启动后的振动，其特征与质量不平衡没有差别，但是如果多次启动，就会观察到这种故障的振动没有再现性。

4. 可以排除刚度、共振等因素

不平衡振动的大小不仅与不平衡量有关，还与自身的特性（刚度、阻尼、固有频率）有关。如果振动系统的刚度、阻尼过低，或者机组在共振区工作，将会使不平衡的灵敏度提高。

在存在这方面问题时，提高调整平衡经常也会使振动得到改善。但是如果灵敏度太高，即便平衡也难以奏效，这时就要提高系统抗振性能。

二、不平衡与其他故障并存时的诊断

有时机组振动并非由单一故障引起，最常见的情况是除了质量不平衡之外，还存在其他故障。这种情况下一般的处理原则是首先消除质量不平衡。

对于不平衡与自激振动并存的情况，由于这两种振动的频率不同，前者为1X，后者为0.5X或一阶临界转速的频率，因此不难将两者区别开。

但是质量不平衡之外的大多数故障引起的振动也是1X，仅从频谱是无法区分的。分析此种问题的基本出发点是：不平衡振动是稳定的，它的影响始终存在着。而引起非定常强迫振动的因素（热弯曲、碰磨、膨胀等）对振动的影响有一个时间过程，而且在运行过程中并非始终存在。

依据上述出发点，有3种诊断方法：

1. 观察机组在接近定速或初定速时的振动，如果这时振动大（图(a)），一般是不平衡引起的。因为在这个阶段，一些不稳定因素还没有对振动产生明显影响。

(a) 定速或初定速振动大；(b) 振动不稳定且平均水平较高；(c) 连续运行后振动高且大体稳定

图 不同的振动趋势

例如：一台发电机初定速时的振动为40μm，满功率的振动为70μm，则从定速到满功率振动增大的部分是热弯曲引起的，但初定速振动是不平衡引起的。

2. 如果运行过程振动不稳定，但振动的最低点较高，或者振动的平均水平较高[图(b)]，说明存在不平衡。

例如：一台汽轮机转子，其轴承振动始终在40~80μm波动，判断这种波动是由动静摩擦引起的。但是注意到最低振动和平均振动都比较高，因此判断还存在不平衡。

又如：一台汽轮机转子，运行过程中轴振动有时突然上升到180μm以上，但是注意到，即便没有发生突变时振动也在100μm左右。经诊断，振动的突变是由分谐波分量引起的，而100μm左右是不平衡引起。

3. 机组运行初期，由于温度的不稳定，振动也容易出现不稳定。如果在连续运行一段时间之后，振动高且大体是稳定的[图(c)]，一般也可以通过平衡消除。

来源：因联智慧诊断微信公众号（ID：gh_7bfa6a26e890）